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再生混凝土砌块砌体房屋振动台试验研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 再生混凝土砌块砌体的国内外研究现状

1.2.1 再生混凝土砌块砌体的国内研究现状

1.2.2 再生混凝土砌块砌体的国外研究现状

1.3 再生混凝土自保温砌块砌体研究现状

1.4 再生混凝土自保温砌块砌体研究存在的问题

1.5 课题研究目的和意义

1.6 本论文研究的主要内容

参考文献

第二章 再生混凝土承重砌块砌体房屋模型设计制作及试验方案

2.1 试验模型设计概况及依据

2.1.1 试验室现有实验条件

2.1.2 再生混凝土砌块及试验用砂浆

2.1.3 试验模型设计依据

2.2 试验房屋模型的设计与制作

2.2.1 试验房屋模型设计

2.2.2 试验房屋模型制作

2.3 试验模型材料的力学性能

2.3.1 再生混凝土自保温砌块强度测试

2.3.2 砌筑砂浆强度测试

2.3.3 混凝土强度测试

2.3.4 钢筋强度测试

2.4 模型振动台试验方案

2.4.1 试验设备

2.4.2 传感器及应变片布置

2.4.3 地震波的选取及实现方式

2.4.4 试验工况及步骤

2.5 本章小结

参考文献

第三章 再生混凝土承重砌块砌体房屋试验过程及试验数据分析

3.1 试验过程及试验现象

3.2 试验模型的动力特性分析

3.3 试验模型的加速度反应分析

3.3.1 模型输入与台面反馈加速度峰值数据比较

3.3.2 绝对加速度包络图及动力放大系数图

3.4 试验模型的位移反应分析

3.5 试验模型的应变反应分析

3.6 本章小结

参考文献

第四章 再生混凝土承重砌块砌体房屋抗震性能分析

4.1 砌体结构剪切破坏形态

4.2 砌体房屋抗震抗剪承载力的计算原理

4.2.1 砌体抗剪强度基本理论

4.2.2 砌体房屋抗震抗剪承载力影响因素

4.2.3 楼层地震剪力的分配原则

4.3 再生混凝土砌块砌体房屋抗震能力理论计算

4.3.1 砌体房屋抗震抗剪承载力计算模型

4.3.2 砌体房屋各墙肢的抗震能力验算

4.4 本章小结

参考文献

第五章 再生混凝土砌块砌体房屋弹塑性有限元分析

5.1 砌体结构有限元分析的背景

5.1.1 砌体结构有限元分析的发展概况

5.1.2 ABAQUS有限元软件简介

5.2 有限元分析模型的建立

5.2.1 力学模型的简化及实现

5.2.2 材料模型及单元类型的选择

5.2.3 本文用混凝土材料本构关系

5.2.4 本文用砌体材料本构关系

5.2.5 钢筋的本构关系

5.3 试验模型有限元分析及试验结果对比

5.3.1 试验模型的模态计算及结果分析

5.3.2 有限元加载工况及地震波的输入

5.3.3 有限元数值模拟与振动台试验结果对比分析

5.4 典型村镇(乡)砌体房屋的抗震性能分析

5.4.1 典型村镇砌体房屋结构建筑概况

5.4.2 典型村镇砌体房屋有限元模型的建立

5.4.3 典型村镇砌体房屋地震波的选取与输入

5.4.4 典型村镇砌体房屋模态分析

5.4.5 典型村镇砌体房屋时程分析

5.5 本章小结

参考文献

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 展望

致谢

攻读硕士学位期间的主要成果

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摘要

再生混凝土自保温承重砌块是由本课题组和南京世浩建筑节能科技有限公司在合理利用建筑垃圾的基础上,联合研发出的一种新型墙体材料,实现了绿色、经济、环保、节能墙体的目标。本课题组已经对此砌块进行了力学性能试验研究,并在此基础上自主研发了一套“自携式”构造柱-圈梁体系,可以很好地解决圈梁、构造柱等部位的冷桥问题,提高结构的整体保温性能,并对足尺再生混凝土自保温砌体墙进行了低周反复荷载试验,分析了墙体的破坏过程、滞回特性、延性、耗能能力以及刚度退化等抗震性能指标。为了将这种优良的节能墙体材料推广到更多的村镇建筑中,对其进行整体房屋的抗震性能试验研究是十分必要的,这样不仅可以全面认识再生混凝土自保温砌块砌体房屋的整体抗震性能,而且也为编制相应的技术规程提供了试验依据。
  本文对带“自携式”构造柱-圈梁体系的再生混凝土砌块砌体房屋足尺模型进行了地震模拟振动台试验,分析了模型的破坏现象,研究了在不同地震波、不同烈度下,试验模型的自振频率、阻尼比的变化及加速度、位移和应变反应,检验了房屋模型的整体抗震能力。得出带“自携式”构造柱-圈梁体系的再生混凝土砌块砌体房屋与一般构造柱-圈梁体系的砌体房屋破坏现象并无明显差异,完全能够满足8度抗震设防区村镇建筑“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标甚至更高设防的抗震要求。故在实际工程推广应用中,可以用再生混凝土砌块替代混凝土多孔砖,并且可以发挥较好的抗震性能。
  本文在试验和课题组已有研究成果的基础上还进行了相关的理论研究,给出了再生混凝土自保温砌块砌体墙的抗震抗剪承载力验算公式,经过与试验中观察到的墙体极限受力状态对比,可知采用此理论计算公式是行之有效的,为再生混凝土砌块砌体结构的设计奠定了理论基础。
  本文还在试验和理论计算的基础上,合理选用材料模型、单元类型以及加载方式,利用ABAQUS有限元分析软件,对再生混凝土砌块砌体房屋进行弹塑性分析,有限元分析结果与试验结果吻合较好,可以为再生混凝土砌块砌体结构的模拟提供材料本构依据。
  本文的研究成果可为再生混凝土砌块砌体结构的推广应用提供一定的试验、理论及分析依据,同时对再生混凝土砌块砌体深层次的研究具有一定的参考价值。

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